Projectos no OSH Park

As placas de circuito impresso dos últimos projectos estão disponíveis para encomenda. Visite o perfil do blogue no site do OSH Park, em http://oshpark.com/profiles/bloguetronica.

Carta adaptadora ICSP/ZIF "Protos" (Rev. 1)

Trata-se de uma revisão menor ao projecto "Protos" apresentado no post de 20 de Fevereiro. O circuito é o mesmo, apenas mudando a nomenclatura dos componentes.

Lista de componentes:
C1 – Condensador de poliéster 10nF 63V;
J1 – Conector header macho de 6 pinos;
R1 – Resistor de carvão 10KΩ±5% 1/8W;
SK1 – Suporte ZIF DIP de 20 pinos.

Como anteriormente, o layout da placa de circuito impresso está disponível nos formatos brd (Eagle 6.5.0) e Gerber. Novamente, deve recorrer a um serviço de fabrico de PCBs por forma a garantir bons resultados.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://app.box.com/s/ny2pz8oqkgolh578r6n2
Diagrama do circuito (Eagle 6.5.0 sch): http://app.box.com/s/htvugznok0o7g537h85k
Layout da placa (Eagle 6.5.0 brd): http://app.box.com/s/bl00zomqsn4i7slqus4w
Ficheiros Gerber: http://app.box.com/s/o97qijxau8600er15sf3
Notas do projecto (contém indicações importantes): http://app.box.com/s/gzbybfs7w9k9bcy5mqpa
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/s/ia2odw334q2pondz5cq0
Projecto no OSH Park: http://oshpark.com/shared_projects/kHF7dHpK

OSH Park

Criado por James "Laen" Neal, este é um serviço de encomenda de placas de circuito impresso que segue a filosofia do hardware livre. Caracterizado por ter um custo baixo em comparação com serviços comerciais equivalentes, o OSH Park é uma solução excelente para a criação de protótipos e para pequenas produções. Para além disso, este serviço distingue-se dos demais pela qualidade das placas que produz: para além do acabamento profissional com máscara de solda e serigrafia, todas as placas vêm com tratamento ENIG (de Electroless Nickel Immersion Gold).

Tratando-se de um serviço económico, o OSH Park não apresenta muitas opções. Embora seja possível submeter layouts com duas ou quatro camadas (o número de camadas é automaticamente detectado pelo sistema), o utilizador não pode definir outras características, como a espessura do substrato ou do cobre, nem mesmo a cor da máscara de solda (que é sempre púrpura). Existe também a questão da demora entre a submissão do layout e o envio das placas que, dependendo do número de camadas, pode ir de uma semana a um mês. Porém, apesar destas e de outras limitações, o OSH Park é um serviço que prima sobretudo pela qualidade e por isso deve ser considerado.

OSH Park: http://oshpark.com/

Carta adaptadora ICSP/ZIF "Protos"

Protos é uma carta adaptadora ICSP para ZIF, especialmente concebida para os programadores PICkit 2 e PICkit 3 da Microchip. No entanto, pode funcionar com outros programadores ICSP. Suporta a generalidade dos micro-controladores PIC12 e alguns micro-controladores PIC16, estes últimos de 14, 18 e 20 pinos. Devo realçar que este projecto foi desenhado em Eagle, pelo que existem diferenças em termos de ficheiros.

O circuito é muito simples. Existe uma correspondência directa entre os pinos do conector ICSP e os pinos activos do suporte ZIF. O condensador C1 serve apenas para estabilizar a tensão de alimentação do micro-controlador, ao passo que R1 actua como um resistor de pull-up durante a programação.

Lista de componentes:
C1 – Condensador de poliéster 10nF 63V;
R1 – Resistor de carvão 10KΩ±5% 1/8W;
SV1 – Conector header macho de 6 pinos;
ZX1 – Suporte ZIF DIP de 20 pinos.

O layout da placa de circuito impresso está disponível nos formatos brd (Eagle 6.2.0) e Gerber. Esta placa não deve ser preparada por métodos caseiros, mas sim recorrendo a um serviço de fabrico de PCBs de modo a obter bons resultados. Nesse sentido, recomendo o OSH Park pela sua qualidade e baixo custo.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://app.box.com/s/fn9nog7csay5re9w4xr4
Diagrama do circuito (Eagle 6.2.0 sch): http://app.box.com/s/0jgzcb0w5tyk7yk43gvo
Layout da placa (Eagle 6.2.0 brd): http://app.box.com/s/p6g0k7tia66nzkx5gb22
Ficheiros Gerber: http://app.box.com/s/q1jk64dm6r9hdnjxs255
Notas do projecto (contém indicações importantes): http://app.box.com/s/kng2qxzst333hkwmx2mb
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/s/kp51zk3vwvp27e1rmig8
Projecto no OSH Park: http://oshpark.com/shared_projects/82LbRwuE

Amplificador de áudio "Monoblocus Magnus" (Rev. 1)

Esta é uma revisão menor ao projecto "Monoblocus Magnus" apresentado no post de 9 de Julho de 2013, que essencialmente visa corrigir o problema da oscilação de alta frequência (consulte o post de 23 de Janeiro). Em consequência das alterações introduzidas para estabilizar o amplificador, a resposta em frequência desta nova versão é mais reduzida na gama superior. As restantes especificações técnicas mantêm-se iguais.

Parâmetros de funcionamento:
– V _{a. mín.} = 207V_rms
– V _{a. máx.} = 253V_rms
– Z _{L mín.} = 4Ω

Características eléctricas:
– I _a. (V _a. = 230V_rms, Z _L = 4Ω) = 1,149A_rms
– I _a. (V _a. = 230V_rms, Z _L = 8Ω) = 681,1mA_rms
– P (V _a. = 230V_rms, Z _L = 4Ω) = 264,4W
– P (V _a. = 230V_rms, Z _L = 8Ω) = 156,7W

Características de amplificação:
– Impedância de entrada: 5,004KΩ
– Sensibilidade de entrada: 500mV_rms
– Ganho: 33,52dB (47,4V/V)
– Resposta em frequência (-3dB): 11,18-24150Hz
– Potência de saída (Z _L = 4Ω): 112W
– Potência de saída (Z _L = 8Ω): 68W

O circuito é semelhante ao do projecto original, diferindo apenas na adição de dois condensadores: C17 e C21. Estes condensadores diminuem o ganho do amplificador para frequências acima dos 24KHz, impedindo com efeito a ocorrência de oscilações de alta frequência.

Lista de componentes:
C1 – Condensador tipo Y2 100nF 300V~;
C2/3/8/9 – Condensador electrolítico 6,8mF 63V;
C4/6/10/12 – Condensador electrolítico 100µF 63V;
C5/7/11/13/19/23 – Condensador de poliéster 100nF 63V;
C14 – Condensador electrolítico 220µF 63V;
C15 – Condensador de poliéster 1µF 63V;
C16/20 – Condensador cerâmico 220pF 63V;
C17/21 – Condensador de mica 82pF±1% 500V;
C18/22 – Condensador electrolítico não polarizado 220µF 10V;
D1/2 – Díodo rectificador 1N5405;
D3-6 – Díodo rectificador 6A1;
D7/8 – Díodo rectificador 1N4002;
F1/2 – Fusível lento 2,5A;
F3/4 – Fusível lento 5A;
HS1/2 – Dissipador passivo de 1,2°C/W;
IC1 – Opto-acoplador PS2501A-1 ou PS2561A-1;
IC2/3 – Amplificador de áudio de potência LM3876 (LM3876TF);
J1 – Conector IEC C14;
J2 – Conector RCA fêmea;
JW – Fio multifilar 26AWG;
L – Bobina de núcleo de ar 10 espiras Ø10mm 18AWG;
LP – Lâmpada de néon resistorizada 230V~;
R1 – Resistor de carvão 1,5KΩ±5% 1W;
R2 – Resistor de carvão 22KΩ±5% 1/8W;
R3 – Resistor de carvão 5,6KΩ±5% 1/8W;
R4 – Resistor de carvão 47KΩ±5% 1/8W;
R5/10 – Resistor de carvão 1KΩ±5% 1/8W;
R6/11 – Resistor de filme metálico 34,8KΩ±0,1% 1/8W;
R7/12 – Resistor de filme metálico 750Ω±0,1% 1/8W;
R8/13 – Resistor de carvão 4,7Ω±5% 2W;
R9/14 – Resistor bobinado 0,1Ω±1% 3W;
R15 – Resistor de carvão 10Ω±5% 1W;
S – Interruptor bipolar;
T – Transformador toroidal 230V~ 2x25V~ 250VA.

A placa de circuito impresso deve ser preparada tomando os cuidados usuais. O modelo da caixa a usar é o mesmo, não havendo diferenças em termos de furação. A montagem faz-se de forma idêntica, pelo que recomendo que siga as notas do projecto original.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://app.box.com/s/6nxxuec1r2m3zw4ilc6y
Layout da placa: http://app.box.com/s/4i6gml3a6bub0u3e2rou
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/s/v74knwlnr1y3flrd0lhb

Novo endereço

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O problema do Monoblocus Magnus

Desenhar um amplificador com topologia paralela não é fácil, ainda para mais utilizando integrados LM3876. Primeiro, é preciso assegurar que o ganho em malha fechada dos dois integrados é igual e que a carga à saída é repartida de forma equilibrada. Em seguida é necessário fazer os testes em placa de ensaio para confirmar se tudo funciona devidamente. Mesmo assim, não é certo que tudo corra bem. Neste caso, e apesar do sucesso nos testes anteriores, a implementação em placa de circuito impresso não funcionou como era suposto.

Depois de montada a placa, resolvi testá-la numa situação real. Ligando apenas o transformador e a respectiva alimentação, verifiquei que os dissipadores dos integrados aqueciam bastante em alguns segundos, isto sem carga e sem fonte de sinal. Com o altifalante e a fonte de sinal ligados, o som saía limpo mas só durante poucos minutos, antes da protecção térmica dos LM3876 começar a actuar. Após muita análise, percebi que o problema residia numa oscilação de alta frequência que só acontecia quando as saídas dos integrados estavam acopladas através dos resistores R9 e R14. Medindo a diferença de tensão entre as saídas dos integrados com um osciloscópio, constatei que a oscilação apresentava uma frequência e amplitude variáveis, com valores rondando 80KHz e 2V_pp respectivamente.

A solução, que aliás me foi sugerida por um amigo, envolve somente a adição de dois condensadores: um em paralelo com R6 e o outro em paralelo com R11. Estes condensadores diminuem o ganho para as altas frequências e, efectivamente, suprimem a oscilação. Após alguns testes, verifiquei que quaisquer condensadores com valor entre 68 e 100pF resolviam o problema sem diminuir demasiado a resposta em frequência do amplificador. Devo no entanto fazer notar que, ao aplicar condensadores de 68pF, ainda detectei uma oscilação residual com 5mV_pp de amplitude.

Posso especular que o sucesso dos testes em placa de ensaio possa ter sido de alguma forma sustentado pelas capacitâncias parasitas da mesma. Na altura assumi que as condições de um circuito montado numa placa de ensaio seriam piores do que as do circuito na placa final. Mas dada a topologia paralela do amplificador e o layout particularmente "difícil" da placa final, aconteceu precisamente o oposto.

Exposto o problema do projecto actual, irei lançar uma revisão em breve que soluciona o problema de oscilação deste amplificador. Entretanto, caso tenha construído este projecto, sugiro que solde condensadores de 82pF directamente nos terminais de R6 e R11 para suprimir a oscilação. Os condensadores devem ser de mica (silver mica) ou cerâmicos do tipo NP0 (C0G), com tolerância de 1%.

Rectificadores Schottky duplos (série MBR)

No post de 14 de Março de 2013 discorri sobre díodos rectificadores Schottky, mencionando alguns dispositivos da série MBR. No entanto, esta série é principalmente conhecida pelos seus rectificadores Schottky duplos. Estes componentes englobam dois díodos rectificadores Schottky, terminados em cátodo comum, no mesmo encapsulamento. Tal configuração torna estes rectificadores particularmente úteis em fontes de alimentação comutadas.

A tabela abaixo é um sumário dos rectificadores duplos mais usuais desta série, categorizados de acordo com a corrente média e tensão inversa nominais.

	35V	45V	50V	60V	100V	150V	200V
15A	MBR1535CT	MBR1545CT	MBR1550CT	MBR1560CT	–	–	–
20A	MBR2035CT	MBR2045CT	MBR2050CT	MBR2060CT	MBR20100CT	MBR20150CT	MBR20200CT
25A	MBR2535CT	MBR2545CT	MBR2550CT	MBR2560CT	–	–	–
30A	MBR3035CT	MBR3045CT	MBR3050CT	MBR3060CT	–	–	–
40A	MBR4035PT	MBR4045PT	MBR4050PT	MBR4060PT	–	–	–
	–	MBR4045WT	–	MBR4060WT	–	–	–
60A	–	MBR6045WT	–	MBR6060WT	–	–	–

DipTrace 2.3

O DipTrace é uma suite de software EDA (de Electronic Design Automation) desenvolvida pela Novarm. A versão 2.3.1 é a versão mais recente e, tal como as anteriores, inclui editor de diagramas esquemáticos, editor de layouts, editor de componentes e editor de footprints. Para além de ser uma suite muito completa, a edição base é de uso gratuito para fins não comerciais. Inclusivamente, a Novarm fornece uma licença equivalente para a edição light, que permite desenhar placas com um total de 500 ilhas e dois planos de sinal (a edição starter só permite até 300 ilhas).

É fácil criar placas de circuito impresso com o DipTrace. O editor de layouts permite gerar layouts a partir de diagramas esquemáticos e, para além disso, ainda conta com uma ferramenta de auto-roteamento muito eficaz para automatizar todo o processo. Ainda mais, este software permite importar e exportar para os formatos DXF e Gerber.

Em suma, o DipTrace é uma alternativa séria a outras ferramentas EDA profissionais, como o Eagle ou o Altium. Essencialmente apresenta as mesmas funcionalidades básicas, por um custo significativamente menor.

Links:
Novarm: http://www.novarm.com/
DipTrace: http://www.diptrace.com/

Díodos Zener

Um díodo Zener (assim designado em homenagem ao físico Clarence Zener) é um díodo especialmente concebido para operar na zona de ruptura, isto é, inversamente polarizado e sujeito a uma tensão pouco superior à sua tensão de ruptura: a tensão de Zener. Esta tensão é muito estável e bem definida, razão pela qual estes díodos são normalmente empregues como estabilizadores de tensão. Note que, quando um díodo Zener opera na zona de ruptura, a corrente flui do cátodo (K) para o ânodo (A).

A tabela seguinte apresenta uma vasta selecção de díodos Zener padrão (tolerância de 5%), ordenados de acordo com a sua tensão de Zener e potência nominal.

	400mW	500mW	1W	3W	5W
2,4V	–	1N5221B BZX79C2V4	–	–	–
2,5V	–	1N5222B	–	–	–
2,7V	–	1N5223B BZX79C2V7	–	–	–
2,8V	–	1N5224B	–	–	–
3V	–	1N5225B BZX79C3V0	–	–	–
3,3V	1N746A	1N5226B BZX79C3V3	1N4728A BZX85C3V3	1N5913B	1N5333B
3,6V	1N747A	1N5227B BZX79C3V6	1N4729A BZX85C3V6	–	1N5334B
3,9V	1N748A	1N5228B BZX79C3V9	1N4730A BZX85C3V9	–	1N5335B
4,3V	1N749A	1N5229B BZX79C4V3	1N4731A BZX85C4V3	–	1N5336B
4,7V	1N750A	1N5230B BZX79C4V7	1N4732A BZX85C4V7	1N5917B	1N5337B
5,1V	1N751A	1N5231B BZX79C5V1	1N4733A BZX85C5V1	–	1N5338B
5,6V	1N752A	1N5232B BZX79C5V6	1N4734A BZX85C5V6	1N5919B	1N5339B
6,0V	–	1N5233B	–	–	1N5340B
6,2V	1N753A	1N5234B BZX79C6V2	1N4735A BZX85C6V2	1N5920B	1N5341B
6,8V	1N754A	1N5235B BZX79C6V8	1N4736A BZX85C6V8	1N5921B	1N5342B
7,5V	1N755A	1N5236B BZX79C7V5	1N4737A BZX85C7V5	–	1N5343B
8,2V	1N756A	1N5237B BZX79C8V2	1N4738A BZX85C8V2	1N5923B	1N5344B
8,7V	–	1N5238B	–	–	1N5345B
9,1V	1N757A	1N5239B BZX79C9V1	1N4739A BZX85C9V1	1N5924B	1N5346B
10V	1N758A	1N5240B BZX79C10	1N4740A BZX85C10	1N5925B	1N5347B
11V	–	1N5241B BZX79C11	1N4741A BZX85C11	1N5926B	1N5348B
12V	1N759A	1N5242B BZX79C12	1N4742A BZX85C12	1N5927B	1N5349B
13V	–	1N5243B BZX79C13	1N4743A BZX85C13	–	1N5350B
14V	–	1N5244B	–	–	1N5351B
15V	–	1N5245B BZX79C15	1N4744A BZX85C15	1N5929B	1N5352B
16V	–	1N5246B BZX79C16	1N4745A BZX85C16	1N5930B	1N5353B
17V	–	1N5247B	–	–	1N5354B
18V	–	1N5248B BZX79C18	1N4746A BZX85C18	1N5931B	1N5355B
19V	–	1N5249B	–	–	1N5356B
20V	–	1N5250B BZX79C20	1N4747A BZX85C20	1N5932B	1N5357B
22V	–	1N5251B BZX79C22	1N4748A BZX85C22	1N5933B	1N5358B
24V	–	1N5252B BZX79C24	1N4749A BZX85C24	1N5934B	1N5359B
25V	–	1N5253B	–	–	1N5360B
27V	–	1N5254B BZX79C27	1N4750A BZX85C27	1N5935B	1N5361B
28V	–	1N5255B	–	–	1N5362B
30V	–	1N5256B BZX79C30	1N4751A BZX85C30	1N5936B	1N5363B
33V	–	1N5257B BZX79C33	1N4752A BZX85C33	1N5937B	1N5364B
36V	–	1N5258B BZX79C36	1N4753A BZX85C36	1N5938B	1N5365B
39V	–	1N5259B BZX79C39	1N4754A BZX85C39	–	1N5366B
43V	–	1N5260B BZX79C43	1N4755A BZX85C43	1N5940B	1N5367B
47V	–	1N5261B BZX79C47	1N4756A BZX85C47	1N5941B	1N5368B
51V	–	1N5262B BZX79C51	1N4757A BZX85C51	1N5942B	1N5369B
56V	–	1N5263B BZX79C56	1N4758A BZX85C56	1N5943B	1N5370B
60V	–	–	–	–	1N5371B
62V	–	–	–	1N5944B	1N5372B
68V	–	–	–	–	1N5373B
75V	–	–	–	1N5946B	1N5374B
82V	–	–	–	1N5947B	1N5375B
91V	–	–	–	1N5948B	1N5377B
100V	–	–	–	–	1N5378B
110V	–	–	–	1N5950B	–
120V	–	–	–	1N5951B	1N5380B
130V	–	–	–	1N5952B	1N5381B
150V	–	–	–	1N5953B	1N5383B
160V	–	–	–	1N5954B	1N5384B
180V	–	–	–	1N5955B	1N5386B
190V	–	–	–	–	1N5387B
200V	–	–	–	1N5956B	1N5388B